(重慶交通大學 土木工程學院, 重慶 400074)
山區(qū)公路具有線路非直線系數(shù)高、沿溪盤山線路多、地質(zhì)條件復雜、填挖方工程量大、途徑區(qū)域氣候條件復雜多變等特點[1]。涼山州以公路運輸為主,正處于交通大會戰(zhàn)的建設(shè)期,大量的公路工程項目在建或即將開建,因此對該區(qū)域公路工程施工期的災(zāi)害損失風險與控制研究具有重要意義。
涼山州位于四川省南部,處在橫斷山區(qū)至云貴高原的之間的過渡帶,境內(nèi)屬于全國地質(zhì)災(zāi)害極重度分布區(qū)和重度分布區(qū)。2017年7月全州共排查地質(zhì)災(zāi)害隱患點4025個,其中滑坡2606個、泥石流929個、不穩(wěn)定斜坡229個、崩塌196個、其他類型65個。對公路工程建設(shè)構(gòu)成嚴重威脅。通過為期四個月的實地調(diào)研,結(jié)合公路工程施工特點,總結(jié)涼山州山區(qū)公路施工期災(zāi)害特點如下。
(1)災(zāi)害高度發(fā)育。涼山地貌以高中山為主,河系發(fā)育,山高坡陡,溝谷深切。構(gòu)造復雜,斷裂縱橫交錯,斷隙發(fā)育,巖石破碎。工程地質(zhì)巖層條件差,為滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育創(chuàng)造了條件,災(zāi)害分布非常廣泛;(2)災(zāi)害發(fā)生時間高度集中。涼山州6月-9月降雨量約占全年降雨量80%, 降雨高度集中,且汛期強降雨時間段多為晚上夜間強降雨時段為公路沿線地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要時段;(3)災(zāi)害類型以滑坡、泥石流災(zāi)害為主。全州在建公路項目共計排查出主要地質(zhì)災(zāi)害點中滑坡占比超過70%,泥石流占比約20%?;乱孕⌒秃椭行偷母采w層滑坡居多;(4)施工期災(zāi)害發(fā)生概率較運營期大。相關(guān)工程防護和排水溝、截水溝等排水系統(tǒng)的不完善,造成施工期間自然災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率遠高于運營期;(5)災(zāi)害發(fā)生的破壞程度嚴重。高落差的地形特點,使得崩塌、泥石流、滑坡等災(zāi)害發(fā)生產(chǎn)生的破壞力大。一旦發(fā)生較大型的災(zāi)害,將造成巨大造成的財產(chǎn)和人員傷亡損失。
通過研究涼山州山區(qū)公路施工期的特點,對施工期災(zāi)害風險源進行識別。將災(zāi)害損失風險評價體系劃分為致災(zāi)因子、孕災(zāi)因子、災(zāi)害損失承載體三個部分[2]。
建立施工期災(zāi)害損失風險評價體系如下:
圖1 涼山州山區(qū)公路施工期災(zāi)害損失風險評價體系
G245越西段位于涼山州東北部橫斷山脈與云貴高原過渡地帶,線路走向為西北向東南方向。路線起于越西縣中所鎮(zhèn),屬舊路改建,沿原省道208線路線布設(shè),止于越西縣與昭覺
縣交界處,路線全長55.244公里。該項目采用二級公路技術(shù)標準改建,設(shè)計速度為40公里/小時,路基寬度8.5米。局部困難路段設(shè)計速度為30公里/小時。
(1)G245越西段工程災(zāi)害統(tǒng)計分析
根據(jù)G245項目所在區(qū)域越西縣其余通車公路的災(zāi)害發(fā)生時間特點分析,該區(qū)域公路災(zāi)害發(fā)生主要時期范圍為6月-9月。故本論文對G245越西段2017年6月-9月災(zāi)害事件進行統(tǒng)計。主要災(zāi)害統(tǒng)計如下:
表1 G245越西段災(zāi)害統(tǒng)計
1)項目災(zāi)害損失致災(zāi)因子自然因素:降水,本項目地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與降水高度相關(guān)。短時高強度降雨導致土壤含水量迅速飽和,邊坡穩(wěn)定性降低,就很有可能爆發(fā)泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。發(fā)生時段為高強度及持續(xù)性降水的災(zāi)害性氣候期間及稍后時段,其中山洪、泥石流災(zāi)害具有即時性,即災(zāi)害多發(fā)生在降雨過程中或降雨結(jié)束較短時間內(nèi)?;聻?zāi)害發(fā)生具有滯后性,部分滑坡災(zāi)害發(fā)生于降雨結(jié)束后 2-7日。人為因素為:施工方案、方法不合理,不合理的施工方案。例如未按照原設(shè)計棄土場進行棄土,不合理的堆放,在強降雨條件下極易引發(fā)小型泥石流。對于不穩(wěn)定邊坡或存在滑坡隱患坡體,未及時施工截水溝,坡面匯水不能及時排除路基范圍,造成坡面沖刷嚴重,引起邊坡垮塌。
2)項目孕災(zāi)環(huán)境
a. 項目地形因子分析:該項目位于橫斷山與云貴高原過渡地帶,地形起伏,相對高差較大,境內(nèi)最高海拔3260米,最低海拔2190米,平均海拔2725米。高差大的特點給公路展線帶來困難,多沿峽谷、河谷沿線布局。溝深、坡陡,高邊坡點位多,危巖、孤石破壞性增強。
b. 項目地質(zhì)因子分析:對該項目影響最大的是普雄河斷裂,該斷裂帶為一組高角度沖斷層,破碎帶寬帶達數(shù)百米,造成途徑斷裂帶區(qū)域公路邊坡的整體性差。
c. 河流因子分析:項目所在地區(qū)的河流河流一般坡降較大,呈“V”型,流域面積為500-4000km2,具有典型山川急流特征。其中第二合同段和第三合同段二工區(qū)路線多沿河展線,區(qū)域河流匯水面積大,在強降雨前后,河流水面寬度、河流水位、河流流速相差極大,在7-9月強降雨高發(fā)期,強降雨后水位線迅速抬升,易爆發(fā)山洪災(zāi)害,高流速、高水位的特性給公路沿線路基、路肩擋墻、施工便道、便橋等帶來嚴重威脅,甚至直接造成破壞。
d. 植被因子分析:該項目途徑區(qū)域植被較為豐富,植被因子與災(zāi)害發(fā)生的內(nèi)在關(guān)系表現(xiàn)在施工開挖對原有自然環(huán)境的破壞。在對原有邊坡進行開挖施工作業(yè)后,由于坡面土體直接暴露,缺乏樹木、植被根系的固定作用,邊坡穩(wěn)定性降低,在強降雨或連續(xù)降雨后,邊坡失穩(wěn)頻發(fā)。
e. 設(shè)計因子分析:由于前期地質(zhì)、水文等勘測資料不詳,或未充分考慮地區(qū)差異性,造成設(shè)計圖紙的方案與現(xiàn)狀環(huán)境不一致。由于該地區(qū)氣候、水文的特殊性,受到流水溪溝等的沖刷,造成地形地貌發(fā)生改變,實測地面線與原設(shè)計不符,原設(shè)計的擋墻等尺寸無法滿足要求。
3)災(zāi)害損失承載體與損失分析
由于G245項目(越西段)正處于施工期,邊坡防護結(jié)構(gòu)等處于施工狀態(tài)或待施工狀態(tài),公路自身抗災(zāi)害風險能力處于全生命周期的最低點。該項目施工期間地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),長處于“遇雨即滑坡”的頻發(fā)狀態(tài)。G245項目K37-K55段在2017年6月10日大暴雨災(zāi)害中,山洪、滑坡災(zāi)害的疊加效應(yīng)給該合同段造成嚴重經(jīng)濟損失,損失金額高達 200余萬元。本研究中公路路體承載體包括公路工程及其附屬構(gòu)造物。
表2 G245越西段災(zāi)害損失類型及形式
對交通參與者的影響則是由于災(zāi)害原因,導致交通中斷?;潞捅浪鸀?zāi)害威脅車輛和人員的通行安全。且因施工期間,由于施工原因的交通管制,若車輛和人員滯留于災(zāi)害潛在發(fā)
生區(qū)將會給交通參與者帶來較高風險的災(zāi)害損失。
根據(jù)前文的研究分析,涼山州山區(qū)公路工程施工期災(zāi)害主要由地質(zhì)災(zāi)害和氣象災(zāi)害構(gòu)成,降雨是該區(qū)域最重要的誘災(zāi)因素。該區(qū)域降水具有較明顯的時間特性,應(yīng)針對降雨集中月份制定風險管理對策。災(zāi)害風險的隨機性特點,且由于涼山州地質(zhì)災(zāi)害高度發(fā)育、分布面積廣、地質(zhì)災(zāi)害點位多,決定了在災(zāi)害風險管理中應(yīng)采用預(yù)防為主、風險轉(zhuǎn)移為輔的應(yīng)對策略[3]。
表3 G245改建項目(越西段)施工期災(zāi)害損失風險管理對策
針對涼山州公路工程災(zāi)害損失風險的特點、承載體災(zāi)害損失風險的主要影響因素,提出風險管理的應(yīng)對措施。
(1)建立預(yù)防性監(jiān)測和災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)。構(gòu)建現(xiàn)狀災(zāi)害發(fā)生點和隱患點管理系統(tǒng),建立排查臺賬,形成沿線災(zāi)害分布圖。確立高風險隱患點,并建立監(jiān)測點,落實責任人。根據(jù)強降雨及地質(zhì)災(zāi)害風險預(yù)警,提前將人員設(shè)備撤離至安全區(qū)域,降低災(zāi)害損失風險。
(2)對風險路段進行科學整改。根據(jù)災(zāi)害點及隱患點排查臺賬,及時設(shè)立安全警示標志。對高風險點,如高位滑坡隱患點、危巖崩塌落石點、泥石流多發(fā)點等,及時采取主動排危、臨時封閉、提前管制、車輛繞行等方式降低風險。若有條件則采取工程措施進行隱患消除,如修建抗滑樁、排除危巖等方式。若現(xiàn)無條件進行處理,則可通過修建臨時截水溝、坡面鋪設(shè)過水薄膜等措施避免強降雨對危險邊坡進一步?jīng)_刷,降低災(zāi)害發(fā)生風險。
(3)從工程參與者角度出發(fā)進行風險控制。對于勘測設(shè)計單位,完善的地質(zhì)、水文勘測資料對于科學合理的進行設(shè)計至關(guān)重要;對于施工單位,應(yīng)建立風險管理預(yù)案。定期進行災(zāi)害風險演練和隱患排查,設(shè)立安全警示標志,并及時上報業(yè)主、監(jiān)理。優(yōu)化施工方案,加強工程質(zhì)量控制,提高項目自身抗災(zāi)害風險能力;對于業(yè)主和監(jiān)理單位,要利用管理手段做好災(zāi)害風險管理工作,制定排查臺賬,上報交通局、水務(wù)局、國土局等部門。建立涼山州公路工程災(zāi)害風險管理體系,制定整改方案。
以G245越西段改建工程為例,對該項目施工期主要災(zāi)害情況進行了統(tǒng)計,分析了災(zāi)害風險的主要影響因素為降水,災(zāi)害發(fā)生與降水高度相關(guān)。對孕災(zāi)環(huán)境的地形、地質(zhì)、河流、設(shè)計、植被因子與項目災(zāi)害風險的關(guān)系進行研究。災(zāi)害承載體損失主要類型道路掩埋、邊坡塌方等。根據(jù)涼山州公路地質(zhì)災(zāi)害高度發(fā)育、分布面積廣、災(zāi)害點位多的地域特點,提出了涼山州山區(qū)公路災(zāi)害損失風險管理方案,以風險預(yù)防為主,重點加強監(jiān)測和預(yù)警,制定災(zāi)害管理臺賬,并根據(jù)不同的災(zāi)害點制定處置措施方案。
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